【2025九峰山论坛】从材料革命到制造工艺破局，揭秘化合物半导体产业重构密码

在新能源革命与算力爆发的双重驱动下，化合物半导体正以"材料代际跃迁"重构全球电子产业格局。从第三代半导体氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）的规模化应用，到第四代氧化镓（Ga2O3）、硫系化合物相变材料等新型材料的颠覆性突破，叠加键合材料、高分子介电材料等制造工艺配套材料的协同革新。这场由材料属性升级引发的产业变革，在2025年九峰山论坛暨化合物半导体产业博览会上得到全景呈现。作为全球化合物半导体领域规模居前、规格顶尖的盛会，本届论坛吸引了近300家产业链企业参展，释放出"多代技术并行突破、产业生态加速重构"的强烈信号。

2025年4月23-25日，九峰山论坛暨化合物半导体产业博览会在武汉光谷科技会展中心盛大举行。本次会议以“智汇光谷 激活未来”为主题，旨在促进科技、产业与文化在智慧山顶的相逢，为化合物半导体领域的专业人士、企业及研究机构搭建深度交流与合作的平台。会议期间，众多行业专家、企业代表齐聚一堂，围绕化合物半导体领域的前沿技术、产业趋势及应用拓展等议题展开深入探讨，释放出诸多关键信号，展现出行业蓬勃发展的活力与技术迭代的强劲势头。

一、材料代际跃迁：宽禁带与相变材料新篇

在化合物半导体材料发展历程中，早期的砷化镓（GaAs）凭借高电子迁移率等特性，在高频领域大放异彩。然而，它存在毒性问题，不仅对生产环境和操作人员健康构成潜在威胁，在一些对环保要求严苛的应用场景中也受限颇多。此外，随着5G通信、新能源汽车等新兴领域的迅猛发展，应用场景不断拓展，对化合物半导体材料的性能提出了诸如更高的击穿电场强度、更好的热稳定性等要求，同时环保性也成为关键考量因素。这些需求与传统材料的局限形成鲜明矛盾，使得化合物半导体材料的革新迫在眉睫。

（1）从跟跑到领跑：中国宽禁带半导体的“换道超车”机会窗口

近年来，氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化镓（Ga2O3）等宽禁带化合物半导体材料迅速崭露头角，成为本次会议的焦点。GaN议题集中于低压（LV）功率及先进显示领域，英诺赛科、镓未来、晶湛及三安等企业引领行业发展。这些企业的产品广泛应用于数据中心、人形机器人、低空飞行器、无人机及车用等热门领域。SiC技术则朝着大尺寸方向迈进，N型及半绝缘技术已成熟，在AR/AI眼镜及热沉等新应用场景崭露头角。液相法技术备受关注，臻晶半导体及晶格领域等企业积极探索，天科合达、北方华创、赛默飞等企业也通过参展展示了自身实力。富加镓业、镓仁、镓和、镓耀等多家深耕氧化镓研发与生产的企业齐聚现场，展示前沿技术成果与产业化进展。其中，镓仁半导体的8英寸氧化镓技术引发行业广泛关注，在提升材料一致性与降低成本方面取得显著成效，为大规模商业化生产奠定基础。本届九峰山论坛上，多代技术竞逐新赛道，“三代领跑、四代蓄势”的技术创新格局愈发凸显，展现出化合物半导体领域持续创新的蓬勃活力与无限潜力。

GaN不仅仅是一次发展机遇，更是一次技术革命，是AI时代能源革命的根本。英诺赛科在8英寸GaN技术上的进展，如“相比6英寸晶圆晶粒产出数增加80%，单一器件成本降低30%”，展现了技术进步对降低成本、提升产能的关键作用。这种技术突破不仅增强了英诺赛科自身的市场竞争力，也为整个行业树立了标杆，促使其他企业加大技术研发投入，推动行业整体成本下降与规模扩张，加速GaN对传统硅基器件的替代进程，重塑功率半导体市场竞争格局。

北京大学理学部副主任、教授沈波指出，以GaN、SiC为代表的第三代半导体凭借禁带宽度大等优异物理化学性质，成为全球高技术竞争关键领域及国家重大需求的核心，在照明、探测、射频等多领域广泛应用。我国虽已构建起较完整研发和产业体系，在部分领域成绩显著，但与国际顶尖水平仍有差距，产业短板突出。在此背景下，国家高度重视，通过科技计划大力扶持，设定明确目标，布局多项任务，致力于解决“卡脖子”难题，全面提升第三代半导体全产业链能力和水平，推动其在多领域实现规模应用与技术引领。

尽管今年3月上海SEMICON China会议上12寸SiC衬底成为市场热点，但在电力电子器件用的N型SiC衬底领域，12寸暂未显现应用需求。短期仍以6英寸为主流，逐步向8英寸过渡。高纯半绝缘SiC衬底在AR眼镜领域和散热封装领域展现独特优势，有望快速步入产业化，成为近期SiC衬底企业的竞争热点。山西烁科晶体有限公司总经理、中电科半导体材料有限公司副总经理李斌总结碳化硅行业关键词为“严、卷、多”，即国家窗口指导、上市要求及客户品质要求趋严，价格与品质竞争加剧且设备竞赛投资增大，同时呈现碳化硅企业数量、衬底产量、国产替代增多的态势。

方正微电子的技术突破不仅推动了中国第三代半导体产业的自主可控，也对全球市场格局产生深远影响：国产替代加速，其车规SiC MOS产品已替代英飞凌、Wolfspeed等国际厂商；成本竞争力提升，通过8英寸产线和IDM模式；技术前瞻性布局，方正微电子已建成国内车规SiC MOS实际产能第一。方正微电子副总裁彭建华呼吁，在行业竞争激烈的“内卷时代”，企业必须坚守质量底线，以“宁死不退”的决心守护创新发展的初心。

湖北九峰山实验室助理研究员彭若诗在会上深入阐释JFS氧化镓平台技术体系。JFS氧化镓平台具备完善的氧化镓衬底、外延平台，以及6/8寸氧化镓器件制备平台。该平台集成了从原料处理到器件制备的工艺设备，为氧化镓材料基础研究、工艺创新及产业化应用提供系统性支撑，有效推动第四代半导体领域的技术突破与产业升级。

（2）硫系化合物相变材料：引领存储技术新变革

硫系化合物相变材料作为化合物半导体材料领域的新兴力量，正受到广泛关注。其独特的非晶-晶态相变特性，使其在数据存储领域展现出巨大潜力。与传统存储材料相比，硫系化合物相变材料具备更快的读写速度和更高的存储密度，有望为大数据时代的海量数据存储提供高效解决方案。

华中科技大学已掌握三维相变存储器原型芯片全流程开发技术。2022年8月，该校与长江存储在Fab线上合作，成功研制出国内首款16Gb三维相变存储器芯片，技术参数领先Intel。2024年9月，新存科技公司发布国产首款64Gb三维相变存储器芯片产品“NM101”。与闪存相比，“NM101”单颗芯片容量达64Gb，读写速度提升10倍以上，使用寿命增加5倍。这一成果是新存科技与华中科技大学长期深度“产学研”合作结出的丰硕成果。

三维相变存储器利用三维堆叠技术突破了工艺微缩瓶颈，华为、阿里等国内企业已对其进行试用。并且，该技术不依赖先进工艺和EUV光刻机，具备实现装备和工艺全国产化的潜力。

华中科技大学集成电路学院院长、国家集成电路产教融合创新平台主任缪向水指出，硫系化合物相变材料凭借其独特的热稳定性与低损耗特性，有望攻克三维堆叠与多态存储技术瓶颈，为新一代非易失性存储器向更高容量、更低功耗方向演进提供核心支撑。在材料层面，开发具备更高光学对比度、低吸收特性及长寿命优势的硫系化合物相变材料，将成为突破性能天花板与提升集成密度的关键突破口。

二、化合物半导体制造：键合与电镀的工艺交响曲

在化合物半导体芯片的制造过程中，半导体掩膜、键合材料及无氰电镀金等材料与工艺，是保障器件性能与量产能力的核心要素。它们虽不直接构成半导体材料的主体结构，却在图形加工、器件集成、电极制备等关键环节发挥不可替代的作用，其技术水平直接影响芯片的精度、可靠性与制造成本。

（1）半导体掩膜：光刻工艺的核心载体

在半导体芯片制造中，光刻工艺是决定器件性能的关键环节，而半导体掩膜作为光刻图形转移的核心载体，其重要性贯穿始终。作为“图形雕刻模具”，它将芯片设计蓝图转化为晶圆表面的物理结构，精度与稳定性直接影响光刻成败及半导体产业链技术走向。

在掩模制造产业链中，EDA软件、保护膜、电子束曝光机、模拟曝光机等原材料和设备完全依赖进口，国产替代正处于起步阶段。近年来，华大九天、国微、全芯智造等本土企业已在EDA软件领域逐步布局，有望打破国际垄断并实现国产替代。在设备端，常州瑞择已实现中高端制程去胶清洗设备的国产替代；维普、御微聚焦中低端制程缺陷检查工序；影速则推出低端制程激光曝光机。

无锡迪思微电子有限公司总经理吕健在报告中提出，掩模版制造是连接半导体产业链上下游的中枢环节，发展领先制程掩模版制造、夯实掩模产业链综合提升国产化率对实现关键技术自主可控具备重要战略意义。

（2）键合材料与技术：器件集成的关键纽带

在半导体器件从单芯片向复杂系统的演进历程中，键合技术宛如连接不同材料、芯片组件乃至异构系统的“分子级桥梁”，成为决定器件性能、可靠性与集成度的核心要素。从传统硅基芯片的多芯片封装，到第三代半导体碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）的异质结集成，再到未来三维堆叠芯片的跨层互联，键合技术与材料的持续革新，始终是突破“摩尔定律”物理极限的关键所在。

青禾晶元在SiC复合衬底制造方面，已完成器件验证并将转移至上下游客户，成功开发出8寸SiC复合衬底；在高端SAW的LTO衬底材料制造中，运用室温键合技术，有效规避热应力问题，并与多家企业合作，实现多种材料的键合。其核心业务聚焦高端键合装备研发制造与精密键合工艺代工，技术广泛应用于先进封装、半导体器件制造、晶圆级异质材料集成以及MEMS传感器等前沿领域。通过“装备制造+工艺服务”双轮驱动模式，构建全产业链解决方案，旨在为全球半导体产业链提供高精度、工艺稳定且性价比高的键合装备与方案，助力战略新兴产业蓬勃发展。

上海精珅新材料有限公司总经理孙攀介绍，上海精珅拥有两条量产涂布线与一条多功能中试线，具备高分子材料自主设计与聚合能力，并专注于高端制程功能膜的自主研发、制造与销售，产品广泛覆盖半导体、显示面板和光电三大领域。上海精珅将以技术创新驱动产品升级，不断拓展在高端功能膜领域的影响力，为相关产业发展注入新动力。

深圳化讯半导体材料有限公司首席技术官黄明起指出，临时键合材料需兼备耐高温、耐化性、粘结性以及易清洗等性能，这对材料的研发设计与质量控制提出了极高挑战。为此，公司构建起从树脂设计合成、产品配方调控到半导体工艺验证的高端电子材料开发全链条技术平台。此外，化讯半导体与中科院共建联合实验室，共享原值超6.5亿元的研发设备，实现了高端电子材料从开发、检测、中试到验证的全链条技术能力覆盖。

（3）无氰电镀金技术革新：绿色工艺赋能半导体器件高可靠制造

在半导体器件制造领域，电镀金工艺作为电极制备、引线键合等关键环节的核心技术，其镀层质量对器件导电性、抗腐蚀性及长期可靠性起着决定性作用。传统氰化物电镀金工艺虽成熟，但氰化物的高毒性给操作人员与环境带来极大威胁。而无氰电镀金技术以环保性与性能兼容性为目标，正引领电镀领域的“绿色革命”。

深圳市联合蓝海应用材料科技股份有限公司首席技术官任长友在报告中指出，联合蓝海现已推出多款无氰电镀金产品，能完全替代国外同类产品，且已实现量产应用，客户涵盖中国电子科技集团公司第十三研究所、高德红外、长电科技等知名机构与企业。公司建有千级无尘室，配备12寸先进封装电镀机台、3-6寸化合物半导体电镀机台，以及半导体专用分析测试仪器和半导体药水生产专用设备。

这些材料与工艺的协同创新，构成了化合物半导体制造的技术基石。从纳米级图形加工到异质界面连接，再到绿色电极制备，每一个环节的技术进步均需突破材料物理化学特性与工艺兼容性的双重限制，是推动化合物半导体器件向高性能、高可靠性、低成本方向发展的关键驱动力。

三、高分子介电与石墨之力：解锁化合物半导体先进制程的“刚柔密码”

高分子介电材料凭借优异的绝缘、隔离特性，在化合物半导体器件内部构筑起精密的电学屏障，其介电常数、介电损耗等参数的细微差异，都将对器件的性能表现产生深远影响；与此同时，石墨材料以卓越的耐高温性与化学稳定性，深度融入化合物半导体制造流程，从碳化硅晶体生长的高温熔炉，到精密模具的成型工艺，石墨的身影贯穿材料制备与加工的关键环节。

明士新材料有限公司研发总监陈兴介绍，公司已构建起完备的硬件支撑体系。中心配备有1套12吋Stepper和Track以及2套6吋Stepper和Track，这些先进检测设备能够满足不同尺度的工艺需求。此外，还拥有各类分析检测设备超百台，可对材料和产品进行全方位、多维度的精准检测，为攻克半导体用高分子介电材料技术难题提供了坚实的物质基础。

赛迈科先进材料股份有限公司CTO、副总经理吴厚政在会议上指出，石墨构件设计需从多维度考量。对于石墨构件用户而言，明确刚性需求与目标需求至关重要；而石墨构件制造商，则要科学、系统地解读用户需求，凭借可靠的工艺技术与设备能力，严格把控材料内部缺陷。尤其要强调的是，精细石墨材料的一致性不容小觑。此外，赛迈科石墨数据库囊括了国内外主流等静压石墨供应商的材料性能数据，为相关工作提供有力支撑。

随着半导体制造向更先进制程、更极端环境挺进，高分子介电与石墨材料的融合创新将释放更大能量。或许在不久的将来，介电材料的绝缘性能将与石墨的导热特性结合，破解功率器件的散热难题；或许石墨基盘的表面改性技术，能为介电层的沉积提供更精准的原子级基底。

四、总结

展望未来，化合物半导体行业将在诸多因素驱动下稳步前行。从市场需求层面分析，5G通信、物联网（IoT）及新能源汽车产业不断拓展。5G通信网络建设需要大量高频、高功率的化合物半导体器件以保障信号传输的高效性与稳定性；物联网设备的广泛部署对低功耗、高性能的半导体器件需求持续增长；新能源汽车的发展，尤其是其高压系统、电驱系统等，对具备高功率、高效能特性的化合物半导体器件存在迫切需求。这些产业的发展态势，将成为推动化合物半导体市场规模增长的关键动力。

技术突破仍将是行业发展的核心驱动力。各代化合物半导体材料在性能提升和制备工艺优化上均有广阔的探索空间。例如，第三代半导体中的氮化镓和碳化硅，将在进一步降低成本、提高材料质量和扩大产能方面持续发力；第四代半导体的氧化镓，有望在晶体生长技术上取得更大突破，加速其从实验室走向大规模产业化应用的进程；硫系化合物相变材料则在存储领域展现潜力；制造工艺层面，半导体掩膜、键合材料、无氰电镀金等技术协同创新。尽管掩模制造部分环节依赖进口，但国产替代已起步；高分子介电材料与石墨材料也在先进制程中发挥关键作用，前者构筑电学屏障，后者凭借耐高温性贯穿制造流程，二者融合创新未来可期。

在应用拓展层面，化合物半导体将不断开辟新的“战场”。除了现有的热门应用领域，在新兴的人工智能边缘计算设备、量子通信辅助器件以及高性能医疗器械等领域，化合物半导体凭借其独特的物理特性，有望发挥关键作用，成为推动这些领域技术革新的“幕后英雄”。